УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2009, том 40, № 4, с. 3-20
УДК 616.124.2 - 612.014.422 - 616-073
К 80-летию со дня рождения академика Е.И. Чазова
ПОКАЗАТЕЛЬ СОКРАТИМОСТИ СЕРДЦА ЧЕЛОВЕКА -ПЕРИОД ПРЕДЫЗГНАНИЯ НЕИНВАЗИВНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИ КАЖДОМ
СОКРАЩЕНИИ
© 2009 г. В.М. Хаютин, Е.В. Лукошкова, В.В. Ермишкин, Р.С. Сонина
ФГУ Российский кардиологический научно-производственный комплекс, Москва
Определение сократимости левого желудочка при каждом кардиоцикле позволяет детально исследовать динамику регуляции деятельности сердца. В неинвазивных исследованиях для этого измеряют длительность периода предызгнания. При надлежащем размещении электродов пульсовые изменения импеданса отражают увеличение объема крови в участке восходящей аорты. Волна В сигнала dZldt, по нашей гипотезе, может быть связана с увеличением объема крови в луковице аорты еще до начала изгнания. В результате анализа собственных записей и опыта предшествующих исследований мы отказались от традиционного способа определения окончания периода предызгнания по точке В сигнала dZldt, в частности, потому, что такой подход не позволяет определять окончание периода предызгнания в каждом кардиоцикле. Вместо этого мы определяем начало изгнания по точке максимума сигнала d2Zldt2, что соответствует максимальному ускорению, с которым в самом начале изгнания растягивается восходящая аорта. Эта точка устойчиво определяется в каждом кардиоцикле. Надежность нового метода определения длительности периода предызгнания показана на примерах исследования динамики пассивной и активной ортостатических проб и пробы Вальсальвы.
Ключевые слова: сократимость, левый желудочек, нейрогенная инотропия, импедансная аорто-грамма, функциональные нагрузочные пробы
Невозможно переоценить значимость для физиологии человека и медицины неинвазивных методов непрерывной записи пульса (Marey, 1863), электрической активности сердца (Einthoven, 1903), насыщения артериальной крови кислородом (Matthes, 1935), скорости кровотока в аорте по принципу Доплера (Satomura, Kaneko, 1960), артериального давления (Penaz, 1973). Есть надежда, что со временем и непрерывная запись сократимости сердца1 при каждом его ударе окажется в этом ряду.
1В учебнике (Braunwald's "Heart disease"; 2005) приведено следующее определение: "Сократимость миокарда - неотъемлемая его способность сокращаться независимо от изменений пред- или постнагрузки... Альтернативными обозначениями сократимости являются инотропное состояние (ino - волокно; tropos - движение) и состояние сократимости" (с. 475). Это определение следовало бы дополнить: "а при наличии препятствия к укорочению - развивать силу".
Приступая к созданию такого метода, мы исходили из двух положений: 1) сократимость сердца - его основное свойство, обеспечивающее поддержание кровообращения, и 2) динамика любого процесса существенно содержательнее стационарного состояния, установившегося в результате какого-либо воздействия.
Лишь немногие исследователи в последнее десятилетие посвятили свои усилия созданию метода определения сократимости левого желудочка при каждом ударе сердца человека [7, 17, 55]. Для этого используют пульсовые колебания электрического сопротивления определенного участка грудной клетки проведению переменного тока - колебания импеданса (АZ).
Первоначально ту же задачу пытались решить, записывая одновременно совершенно иные физиологические величины: ЭКГ, фонокардиограм-му и сфигмограмму сонной артерии. На этой ос-
нове с начала 40-х годов XX в. развивался метод, названный поликардиографическим. Историю его создания подробно рассмотрел В.Л. Карпман [1]. Одно из достижений, обеспеченных этим методом, - разграничение и установление длительности временных интервалов, из которых складывается систола сердца. Мы сосредоточимся на электроимпедансном методе измерения длительности начального временного интервала систолы - периода предызгнания: именно его длительность является показателем сократимости левого желудочка (ЛЖ).
Период предызгнания. По определению - "... это интервал времени между началом деполяризации желудочка и открытием аортального клапана" [48] (с. 102). Период предызгнания принято подразделять на электромеханическую задержку и изоволюмическое сокращение. Именно на последнее направлены инотропные воздействия вегетативной нервной системы. При возбуждении ее симпатического отдела увеличивается не только интенсивность сокращения миокарда, но и, подчеркнем это, скорость его сокращения, поэтому период предызгнания становится короче. Напротив, возбуждение парасимпатического отдела приводит к уменьшению силы и скорости сокращения миокарда [15] и тем самым удлиняет период предызгнания. Таким образом, продолжительность этого периода является мерой сократимости ЛЖ. Длительность периода предызгнания (Д-ПП) определяется также и собственными свойствами кардиомиоцитов - механизмом Франка-Старлинга и хроноинотропным сопряжением.
Длительность начальной стадии периода пре-дызгнания - электромеханической задержки -определяется скоростями процесса сопряжения возбуждения миоцитов с их сокращением и распространения этого процесса по миокарду. Первоначально, следуя Уиггерс [86], полагали, что начало изоволюмического сокращения ЛЖ точно совпадает с появлением основного высокочастотного и высокоамплитудного колебания тона сердца. Это колебание и принимали за момент окончания электромеханической задержки.
По измерениям Вейсслер и соавт. [42], интервал от начала Q зубца ЭКГ до означенного колебания равен в среднем 78.0 ± 2.2 мс (± оср.; здоровые люди, положение лежа, п = 25), тогда как Д-ПП равна 108±4 мс (± о; те же условия; п = 15). Выходит, что изоволюмическое сокращение продолжается всего лишь 30 мс. Это вдвое меньше его реальной продолжительности: 60 мс (состоя-
ние покоя, лежа)2. Именно такова длительность, установленная более полувека назад измерением давления в ЛЖ через иглу, введенную в его полость [12].
Доверие к непосредственным измерениям больше, чем к результатам косвенных, неинва-зивных оценок. Д-ПП, оцененная поликардиографическим методом, оказалась лишь на 5.5-6 мс больше одновременно измеренной по сигналу микроэлектроманометра, введенного в аорту, над клапаном [81]. Такое расхождение соответствует точности измерений, принятой для поликардиографического метода.
Из многих изученных поликардиографическим методом воздействий на Д-ПП остановимся на одном [27] - активации ß1-адренорецепто-ров сердца, увеличивающей его сократимость. Изопропилнорадреналин (внутривенно, здоровые испытуемые, n = 36) в дозе, близкой к максимально эффективной, уменьшал Д-ПП со 105±2 мс на 34.3%, а у трех лиц - более чем вдвое, на 55%. При этом ЧСС повышалась на 23±2 уд/мин. Однако сама по себе тахикардия, даже значительно более сильная (+74 уд/мин при раздражении правого предсердия), Д-ПП не изменяла. Вместе с тем изопропилнорадреналин снижал диастолическое давление в среднем на 7 мм рт. ст. Способствуя более раннему открытию аортального клапана, это могло несколько завысить укорочение Д-ПП. Важен, однако, принципиальный результат: имитация возбуждения симпатической нервной системы уменьшает Д-ПП [27].
Импедансная кардиография. В те же годы, когда завершалось создание поликардиографического метода, А.А. Кедров [2] и Я. Нибоер [53] заложили основы электроимпедансного метода изучения гемодинамики. Спустя четверть века после этих основополагающих исследований Кубичек и соавт. [34] предложили определять ударный объем, измеряя Z-сопротивление объема крови, который в начале изгнания перемещается из ЛЖ в крупные, более тонкостенные (чем ЛЖ) сосуды. При этом возникает электроплетиз-мографический сигнал, AZ. Чтобы уменьшить субъективные ошибки при определении начала изгнания, этот сигнал дифференцируют, преобразуя в сигнал скорости изменений объема крови, dZ/dt (рис. 1). Медленные дыхательные колебания
2 Заниженная вдвое длительность изоволюмического сокращения ЛЖ могла означать, что упомянутое выше положение Уиггерс [86], до сих пор переходящее из учебника в учебник, ошибочно. Этот вопрос заслуживает отдельного рассмотрения.
ЭКГ
--Л--41---Д
1
5с
Рис. 1. Запись импедансных сигналов (импедансная аортограмма) у здорового испытуемого в течение одного дыхательного цикла. Цифры под С волнами сигнала dZldt - порядковые номера кардиоциклов. Тонкими стрелками (сплошными и штриховыми) показаны возможные положения точки окончания периода предызгнания.
сигнала ДZ при этом резко ослабляются, а малые, быстрые, трудно различимые его волны, напротив, увеличиваются и выделяются более четко. За начало фазы изгнания принимали точку сигнала dZldt, в которой передний фронт наибольшего колебания этого сигнала пересекает нулевую линию. Позднее это колебание назвали волной С [32]. Ей предшествует малая волна, обозначенная буквой А. Она определяется сокращением предсердий [32].
Суждения о физиологическом источнике волны С разошлись. Даже четверть века спустя после первой публикации об импедансной кардиографии [34] один из ее авторов считал этим источником левый [33], а другой [57] - правый желудочек. И лишь недавно удалось строго доказать, что появление волны С, во всяком случае ее переднего фронта, определяется изгнанием крови в аорту. В самом начале фазы изгнания из ЛЖ в Z-сиг-нале, отводимом от поверхности грудной клетки анестезированных собак, появляется волна С, и синхронно с ней увеличивается объем начального участка восходящей аорты. Объем же легочного ствола начинает увеличиваться на 40 мс раньше появления волны С [28].
Вскоре после сообщения Кубичека и соавт. [34] импедансная кардиография подверглась критике как не обеспечивающая измерения абсолютных величин ударного объема. Суждения о пригодно-
сти этого метода для измерения ударного объема в обычных клинических условиях все еще расходятся [73, 85].
Импедансный метод измерения длительности периода предызгнания. Во второй половине 70-х - начале 80-х годов XX в. появились исследования, в которых поликардиографический метод дополнили одновременной регистрацией сигнала dZ/dt, чтобы установить, можно ли по записям только этого сигнал
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.